导电性复合结构体及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种耐弯曲性高、导电性膜与金属基材之间的结合力高的导电性复合结构体，其导电性膜包含MXene。本发明专利技术的导电性复合结构体是包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜的导电性复合结构体，所述导电性膜包含层状材料，所述层状材料包含1个或多个层，所述层包含以式：M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性复合结构体及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种导电性复合结构体，更具体而言，涉及包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜的导电性复合结构体及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为具有导电性的新型材料，MXene受到关注。MXene是所谓的二维材料的1种，如后所述，是具有1个或多个层的形态的层状材料。
[0003]已知MXene能够作为电化学电容器(特别是赝电容器)、锂离子电池的电极活性物质利用(例如参照专利文献1等)。利用MXene作为电极活性物质的电极可以以由包含MXene及粘结剂的混合物形成的导电性膜的形式来制作，根据情况，可以以仅由MXene形成的导电性膜的形式来制作。另外，利用MXene作为电极活性物质的电极也可以通过在由金属基材制成的集电体的表面形成此种导电性膜来制成。更具体而言，制备包含作为电极活性物质的MXene、粘结剂及有机溶剂的浆料，将其涂布在集电体上并进行干燥、压制，由此可以进行固定(fix)。(参照专利文献1 的第0020、0026、0042段等。)
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2016
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63171号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]以往已知的仅由MXene形成的导电性膜单独依靠MXene很难维持膜的形态，在弯曲时可能产生裂痕，存在耐弯曲性低的缺点。与之相比，由包含MXene及粘结剂的混合物形成的导电性膜虽然耐弯曲性提高，然而 MXene的表面和/或层间可能受粘结剂妨碍，因此难以在充分地利用 MXene自身的电特性的同时，获得足够高的耐弯曲性。此外，依照以往已知的方法，在由金属基材制成的集电体的表面形成仅由MXene形成的导电性膜或由包含MXene及粘结剂的混合物形成的导电性膜的情况下，导电性膜与金属基材之间的结合不够充分，存在易于剥离的缺点。
[0009]本专利技术的目的在于，提供一种耐弯曲性高、并且导电性膜与金属基材之间的结合力高的导电性复合结构体，其包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜，导电性膜包含MXene。本专利技术的进一步的目的在于，提供该导电性复合结构体的制造方法。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]根据本专利技术的一个主旨，提供一种导电性复合结构体，其包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜，
[0012]所述导电性膜包含层状材料，所述层状材料包含1个或多个层，
[0013]所述层包含以下式表示的层主体、和存在于该层主体的表面的修饰或终端T(T为羟基、氧原子或它们的组合)，
[0014]M
m
X
n
[0015](式中，M为至少1种的第3、4、5、6、7族金属，
[0016]X为碳原子、氮原子或它们的组合，
[0017]n为1以上且4以下，
[0018]m大于n且为5以下)
[0019]在所述金属基材的所述表面及所述层主体的所述表面，分别键合有来自于具有羟基、羰基或它们的组合的碳数2以上且8以下的有机化合物的残部。
[0020]根据本专利技术的另一个主旨，提供一种制造方法，是包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜的导电性复合结构体的制造方法，其包括：
[0021](a)准备在包含具有羟基、羰基或它们的组合的碳数2以上且8以下的有机化合物的液状介质中分散有层状材料的分散液，所述层状材料是包含1个或多个层的层状材料，
[0022]所述层包含以下式表示的层主体和存在于该层主体的表面的修饰或终端T(T为羟基、氧原子或它们的组合)：
[0023]M
m
X
n
[0024](式中，M为至少1种的第3、4、5、6、7族金属，
[0025]X为碳原子、氮原子或它们的组合，
[0026]n为1以上且4以下，
[0027]m大于n且为5以下)；
[0028](b)将所述分散液施用于金属基材的表面；以及
[0029](c)对施用了所述分散液的所述金属基材施加热处理。
[0030]专利技术效果
[0031]根据本专利技术的导电性复合结构体，在包含金属基材和设置于金属基材的表面的导电性膜的导电性复合结构体中，导电性膜包含规定的层状材料 (本说明书中也称作“MXene”)，在金属基材的表面及层状材料的层主体的表面，分别键合有来自于具有羟基、羰基或它们的组合的碳数2以上且 8以下的有机化合物的残部，由此，可以提供耐弯曲性高、并且导电性膜与金属基材之间的结合力高的导电性复合结构体。另外，根据本专利技术的导电性复合结构体的制造方法，使用在包含具有羟基、羰基或它们的组合的碳数2以上且8以下的有机化合物的液状介质中分散有MXene的分散液，将该分散液施用于金属基材的表面后施加热处理，由此可以制造耐弯曲性高、并且导电性膜与金属基材之间的结合力高的导电性复合结构体。
附图说明
[0032]图1是表示本专利技术的1个实施方式的导电性复合结构体的概略示意剖视图。
[0033]图2是表示能够利用于本专利技术的1个实施方式的导电性复合结构体的层状材料、即MXene的概略示意剖视图。
[0034]图3是表示本专利技术的实施例1中制作出的导电性复合结构体的评价结果的图，(a)表示轴心卷绕试验的结果，(b)表示丙酮浸渍试验的结果， (c)表示胶带剥离试验的结果。
[0035]图4是表示本专利技术的实施例2中制作出的导电性复合结构体的评价结果的图，(a)表示轴心卷绕试验的结果，(b)表示丙酮浸渍试验的结果， (c)表示胶带剥离试验的结果。
[0036]图5是表示本专利技术的实施例3中制作出的导电性复合结构体的评价结果的图，(a)表示轴心卷绕试验的结果，(b)表示丙酮浸渍试验的结果， (c)表示胶带剥离试验的结果。
[0037]图6是表示本专利技术的实施例4中制作出的导电性复合结构体的评价结果的图，(a)表示轴心卷绕试验的结果，(b)表示丙酮浸渍试验的结果， (c)表示胶带剥离试验的结果。
[0038]图7是表示比较例1中制作出的导电性复合结构体的评价结果的图， (a)表示轴心卷绕试验的结果，(b)表示丙酮浸渍试验的结果，(c)表示胶带剥离试验的结果。
具体实施方式
[0039]以下，对于本专利技术的1个实施方式的导电性复合结构体，通过其制造方法进行详述，然而本专利技术并不受该实施方式限定。
[0040]参照图1，本实施方式的导电性复合结构体20包含金属基材11和设置于金属基材11的表面的导电性膜13。
[0041]本实施方式的导电性复合结构体20的制造方法包括：
[0042](a)准备在包含具有羟基、羰基或它们的组合(换言之，是羟基和/ 或氧原子)的碳数2以上且8以下的有机化合物的液状介质中分散有规定的层状材料的分散液；
[0043](b)将所述分散液施用于金属基材的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电性复合结构体，其包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜，所述导电性膜包含层状材料，所述层状材料包含1个或多个层，所述层包含以下式表示的层主体和存在于该层主体的表面的修饰或终端T，T为羟基、氧原子或它们的组合，M
m
X
n
式中，M为至少1种的第3、4、5、6、7族金属，X为碳原子、氮原子或它们的组合，n为1以上且4以下，m大于n且为5以下，在所述金属基材的所述表面及所述层主体的所述表面，分别键合有来自于具有羟基、羰基或它们的组合的碳数2以上且8以下的有机化合物的残部。2.根据权利要求1所述的导电性复合结构体，其中，所述有机化合物包含选自异丙醇、N
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甲基吡咯烷酮及甲乙酮中的至少1种。3.根据权利要求1或2所述的导电性复合结构体，其中，所述金属基材具有片状的形态。4.根据权利要求1～3中任一项所述的导电性复合结构体，其中，所述金属基材为铝基材、铜基材或不锈钢基材。5.根据权利要求1～4中任一项所述的导电性复合结构体，其被作为电极使用。6.一种制造方法，是包含金属基材和设置于该金属基材的表面的导电性膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部匡矩，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：